有效比功率和有效比转矩如何定义？

张老五

最近的中国制造2025规划中，对于驱动电机也有明确的指标：
乘用车20秒有效比功率4kw/kg，商用车30S有效比搜刮19Nm/kg
那么 ，这两个指标到底是如何定义的呢？功率扭矩倒是好办，可是重量包括哪些内容？
此外，目前常见的电机，在这两个指标上能达到什么水平？

cqj76

永磁电机一般指铁芯，铜和磁钢

ldw357515689

目前我们是按照定子总成，转子总成的质量去计算；
目前国内按定转子质量来计算，能达到2.5kw/kg，但效率相对就比较低了

张老五

ldw357515689 发表于 2015-11-27 19:32
目前我们是按照定子总成，转子总成的质量去计算；
目前国内按定转子质量来计算，能达到2.5kw/kg，但效率相 ...

这个“总成”包括哪些方面的内容？
铁心不用说，铜线，磁钢，是否包括轴，端盖，水套？还有外部的一些附件，虽然这个重要不算多

pat

这个规定很无聊，基本上没用。首先，基于什么样的条件没说清楚，究竟只算硅钢片，铜线，磁钢，还是要算上转轴，壳体，端盖，接线端子，绝缘纸，槽楔，浸渍漆...
另外，理论上电机的峰值功率是跟电压成比例的，如果同样的电机，不同的电压下出来的功率是不一样的。如下面的这个例子，我可以说它是50kW的电机，也可以说它是60kW或40kW的电机。算出来的比功率差+/- 20%呢。

pat

另外，光比较比功率，也有失公允，还要考虑电机的转矩。同样的电机，同样条件下可能比功率很高，但比转矩很低。
而比转矩又需要看电流大小，理想条件下，转矩基本上与电流成比例，参见下图：

pat

还有一点，初始状态和冷却条件也很重要。假设某电机初始状态是20度，冷却是油冷的，20s的功率密度有10kW/kg，把该电机改成风冷的，初始温度100度，那么20s对应的功率密度可能都不到2kW/kg。

综上所述，建议不要看电机的比功率，容易被误导。

张老五

pat 发表于 2015-11-29 23:03
还有一点，初始状态和冷却条件也很重要。假设某电机初始状态是20度，冷却是油冷的，20s的功率密度有10kW/kg ...

不是我非要看，规划里是这样写的，领导要求按规划做一个研究.........................

张老五

pat 发表于 2015-11-29 22:57
另外，光比较比功率，也有失公允，还要考虑电机的转矩。同样的电机，同样条件下可能比功率很高，但比转矩很 ...

另外，我觉得吧，虽然你说的都很有道理，但似乎有些拘泥于具体的机型设计了
比如说电压，当然电压跟功率有密切的关系，但反过来说，提高电压本身也是有难度的，特别是对电池组而言，因此通过提高电压的方法来提高功率密度，也是有限度的，或者通过对电池的改进来实现——这个也是进步啊。
再说电流，当然电流越大转矩越大，但功率未必会增加很多，而且，提高电流也就意味着要发热更大，而增强散热也是有难度的
最后说下温度，按我的理解，这个20秒的比功率值，应该是在达到某个热稳定状态下的，未必是全功率时的热稳定，但肯定不能以初始状态为准。

其实我就是想知道这两个概念的确切定义而已，呵呵

Edwin_Sun

张老五 发表于 2015-11-30 08:37
另外，我觉得吧，虽然你说的都很有道理，但似乎有些拘泥于具体的机型设计了
比如说电压，当然电压跟功 ...

我个人的理解重量是电机本体的重量，包括定转子，机壳，端盖，如果本体上有冷却系统，像轴风扇什么的也要算在里面；

如果比较比功率的时候，一般是比较这个电机的最大输出功率，一般发生在最高转速，这个与主要是与机械设计有关，不考虑控制的限制，电机本体最大能输出的功率；转速不能无限大，否则轴都断了。。。这个你可以想想法拉利和保罗。。。

如果比较比转矩的时候，一般是比较这个电机的最大输出转矩，一般是发生在零速，这个主要与电磁设计有关，也不要去考虑控制的限制，电机本体能输出的最大转矩；输入转矩/电流不能无限大，否则永磁都退磁了。。。这个可以想象下悍马和Q Q。。。

pat

张老五 发表于 2015-11-30 08:37
另外，我觉得吧，虽然你说的都很有道理，但似乎有些拘泥于具体的机型设计了
比如说电压，当然电压跟功 ...

同样的电池，不同SOC状态下电压相差很大的，比如SOC=1时400V，放电到保护阈值比如SOC=0.3时可能只有200V了。

pat

Edwin_Sun 发表于 2015-11-30 16:54
我个人的理解重量是电机本体的重量，包括定转子，机壳，端盖，如果本体上有冷却系统，像轴风扇什么的也要 ...

这个没有标准，所以没法比。我问过某著名业界大佬，他们的产品就不算壳体和转轴。
另外，一般最大功率不会发生在最高转速点。如果设计不佳，弱磁区内功率可能随着转速升高掉得很快。
零转速下也很难测出最大转矩，因为考虑到转矩波动，不同位置点堵转转矩都不一样，零转速很难凑巧测到峰值点。